一种固定口径下大规模均匀紧致阵列的阵元间距优化方法

技术特征：
1.一种固定口径下大规模均匀紧致阵列的阵元间距优化方法，其特征在于，包括以下步骤：基于耦合效应的物理特性，构建均匀紧致阵列中阵元间距与耦合效应的第一关系矩阵；对所述关系矩阵中的每一列进行列归一化处理，得到第二关系矩阵；基于所述第二关系矩阵构建第一信道容量模型；对所述第一信道容量模型进行改写，得到第二信道容量模型；其中，所述第二信道模型中信道容量表征为基于阵元间距的函数；基于所述第二信道容量模型，以最大化信道容量为目标构建优化问题并求解，得到所述均匀紧致阵列的阵元间距。2.如权利要求1所述的一种固定口径下大规模均匀紧致阵列的阵元间距优化方法，其特征在于，当所述均匀紧致阵列为线阵列时，所述第一关系矩阵为：其中，c
t
为第一关系矩阵，c
t
的维度为n*n，n为所述均匀紧致阵列中的阵元数量，α为相邻阵元之间的耦合效应强度，通过计算得出，a＞0为耦合系数，计算得出，a＞0为耦合系数，归一化阵元间距，d为阵元间距，λ为中心传输频率对应的信号波长。3.如权利要求2所述的一种固定口径下大规模均匀紧致阵列的阵元间距优化方法，其特征在于，所述列归一化处理具体方法为：其中，为所述第二关系矩阵中第i行第j列上的元素，c
i,j
为所述第一关系矩阵中第i行第j列上的元素，t为计数变量。4.如权利要求2或3所述的一种固定口径下大规模均匀紧致阵列的阵元间距优化方法，其特征在于，所述第一信道模型为：其中，c
coupling
为信道容量，k为用户数目，i为单位矩阵，p为基站端的总发射功率，σ2为噪声方差，h为信道矩阵。5.如权利要求4所述的一种固定口径下大规模均匀紧致阵列的阵元间距优化方法，其特征在于，所述第二信道模型为：
6.如权利要求5所述的一种固定口径下大规模均匀紧致阵列的阵元间距优化方法，其特征在于，所述优化问题为：特征在于，所述优化问题为：其中，p1为优化问题，c1和c2为p1对应的约束条件，l为所述均匀紧致阵列的口径，l0为所述均匀紧致阵列的口径阈值。7.如权利要求6所述的一种固定口径下大规模均匀紧致阵列的阵元间距优化方法，其特征在于，求解所述优化问题包括：简化所述优化问题，得到优化问题p2；其中，求解所述优化问题p2，得到所述均匀紧致阵列的阵元间距。8.如权利要求7所述的一种固定口径下大规模均匀紧致阵列的阵元间距优化方法，其特征在于，求解所述优化问题p2包括：采用一维精确算法求解所述优化问题p2。9.一种固定口径下大规模均匀紧致阵列的阵元间距优化装置，其特征在于，包括：第一构建模块，用于基于耦合效应的物理特性，构建均匀紧致阵列中阵元间距与耦合效应的第一关系矩阵；归一化模块，用于对所述关系矩阵中的每一列进行列归一化处理，得到第二关系矩阵；
第二构建模块，用于基于所述第二关系矩阵构建第一信道容量模型；改写模块，用于对所述第一信道容量模型进行改写，得到第二信道容量模型；其中，所述第二信道模型中信道容量表征为基于阵元间距的函数；求解模块，用于基于所述第二信道容量模型，以最大化信道容量为目标构建优化问题并求解，得到所述均匀紧致阵列的阵元间距。10.一种固定口径下大规模均匀紧致阵列的阵元间距优化装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-8任一项所述的一种固定口径下大规模均匀紧致阵列的阵元间距优化方法。

技术总结
本发明公开了一种固定口径下大规模均匀紧致阵列的阵元间距优化方法，基于耦合效应的物理特性，构建均匀紧致阵列中阵元间距与耦合效应的第一关系矩阵；对关系矩阵中的每一列进行列归一化处理，得到第二关系矩阵；基于第二关系矩阵构建第一信道容量模型；对第一信道容量模型进行改写，得到第二信道容量模型；基于第二信道容量模型，以最大化信道容量为目标构建优化问题并求解，得到均匀紧致阵列的阵元间距；本发明可以充分利用基站有限物理空间资源，达到信道容量最大化的目标。达到信道容量最大化的目标。达到信道容量最大化的目标。


技术研发人员：张阳 王明磊 黄欣怡 郭云慧 张舒婷
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：2022.03.18
技术公布日：2022/6/28